Van der Waalsove sile tvorijo elektrostatične vezi med molekulami. Medmolekularne vezi, vključno z Van der Waalsovimi vezmi, držijo molekule skupaj v tekočinah in trdnih snoveh in so odgovorne za pojave, kot so površinska napetost v tekočinah in kristali v trdnih snoveh. Medmolekularne sile so precej šibkejše od notranjih sil, ki držijo atome skupaj v molekulah, vendar so vseeno dovolj močne, da vplivajo na vedenje in lastnosti številnih materialov.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Elektrostatične Van de Waalsove sile delujejo med molekulami in tvorijo šibke vezi. Vrste Van der Waalsovih sil, najmočnejše do najšibkejše, so dipol-dipolne sile, dipol-inducirane dipolne sile in londonske disperzijske sile. Vodikova vez temelji na vrsti dipol-dipolne sile, ki je še posebej močna. Te sile pomagajo določiti fizikalne značilnosti materialov.
Vrste Van der Waalsovih sil
Tri vrste Van der Waalsovih sil, najmočnejše do najšibkejše, so dipol-dipolne sile, dipol-inducirane dipolne sile in londonske disperzijske sile. Dipoli so polarne molekule z negativno in pozitivno nabitimi polovi na nasprotnih koncih molekule. Negativni pol ene molekule privlači pozitivni pol druge molekule in tvori elektrostatično dipol-dipolno vez.
Ko se napolnjena molekula dipola približa nevtralni molekuli, v nevtralni molekuli povzroči nasprotni naboj, nasprotni naboji pa se privlačijo in tvorijo dipolno inducirano dipolno vez. Ko dve nevtralni molekuli postaneta začasna dipola, ker se njuni elektroni zbirajo na eni strani molekule, se nevtralne molekule privlačijo elektrostatične sile, imenovane londonske disperzijske sile, in lahko tvorijo ustrezno obveznica.
Londonske disperzijske sile so pri majhnih molekulah šibke, v večjih molekulah pa se povečajo veliko elektronov je sorazmerno daleč od pozitivno naelektrenega jedra in se lahko prosto gibljejo okoli. Posledično se lahko asimetrično zbirajo okoli molekule in ustvarijo začasni dipolni učinek. Londonske disperzijske sile za velike molekule postanejo pomemben dejavnik njihovega vedenja.
Ko molekula dipola vsebuje atom vodika, lahko tvori še posebej močno dipol-dipolno vez, ker je atom vodika majhen in je pozitiven naboj koncentriran. Zaradi povečane trdnosti vezi je to poseben primer, imenovan vodikova vez.
Kako Van der Waals vpliva na materiale
V plinih pri sobni temperaturi so molekule preveč narazen in imajo preveč energije, da bi nanje vplivale medmolekularne Van der Waalsove sile. Te sile postanejo pomembne za tekočine in trdne snovi, ker imajo molekule manj energije in so si bližje. Van der Waalsove sile spadajo med medmolekularne sile, ki držijo tekočine in trdne snovi skupaj in jim dajejo njihove značilne lastnosti.
V tekočinah so medmolekularne sile še vedno prešibke, da bi molekule zadržale na mestu. Molekule imajo dovolj energije, da večkrat tvorijo in pretrgajo medmolekularne vezi, drsijo ena mimo druge in imajo obliko svoje posode. Na primer, v vodi so molekule bipolov sestavljene iz negativno nabitega atoma kisika in dveh pozitivno nabitih atomov vodika. Vodni dipoli tvorijo močne vodikove vezi, ki molekule vode držijo skupaj. Posledično ima voda visoko površinsko napetost, veliko toploto uparjanja in razmeroma visoko vrelišče za težo molekule.
V trdnih snoveh imajo atomi premalo energije za prekinitev vezi medmolekularnih sil in se držijo skupaj z malo gibanja. Poleg Van der Waalsovih sil lahko na obnašanje molekul trdnih snovi vplivajo tudi druge medmolekularne sile, na primer tiste, ki tvorijo ionske ali kovinske vezi. Sile zadržujejo molekule trdnih snovi v kristalnih rešetkah, kot so diamanti, v kovinah, kot je baker, v homogenih trdnih snoveh, kot je steklo, ali v prožnih trdnih snoveh, kot je plastika. Medtem ko močne kemične vezi, ki držijo atome skupaj v molekulah, določajo kemijske lastnosti materialov vplivajo medmolekularne sile, vključno z Van der Waalsovimi silami, na fizikalne značilnosti.